Memo Onderwerp: Deksloof damwand gemaal Kamperveen Aan: Opsteller: Engbert van der Weide Pieter Schoutens Datum: 18-10-2016 Documentnummer: IJD-013265 Inhoudsopgave 1. Inleiding... 2 2. Uitgangspunten... 3 2.1 Bijbehorende documenten... 3 2.2 Materiaaleigenschappen... 3 2.3 Constructieve betrouwbaarheid... 3 2.4 Geometrie... 3 3. Constructieve beschouwing... 5 3.1 Belastingen op de constructie... 5 3.1.1 Algemeen... 5 3.1.2 Opgelegde vervormingen... 5 3.1.3 Belastingen vanuit de damwand... 5 3.2 Toetscriteria... 5 3.3 Minimum langswapening... 5 3.4 Krimp-/temperatuurwapening... 6 4. Resultaten... 7 IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 1 van 7
1. Inleiding Deze memo betreft het ontwerp van de betonsloof op de damwand bij gemaal Kamperveen. De sloof heeft geen constructieve functie maar is puur cosmetisch. De sloof dient deze functie gedurende de beoogde ontwerplevensduur van 100 jaar te kunnen vervullen. IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 2 van 7
2. Uitgangspunten 2.1 Bijbehorende documenten Tabel 1 Ontwerprapporten Ducumentnr. Titel Versie / Datum IJD-006447 Damwand gemaal Kamperveen 4.0 / 10-03-2016 Tabel 2 Tekeningen Ducumentnr. Titel Versie / Datum IJD-GKA-TEK-2001 Gording en verankering damwand 3.0 / 20-05-2016 2.2 Materiaaleigenschappen Betonsterkteklasse sloof: C30/37 Kar. cilinderdruksterkte: f ck = 30 N/mm² Gemiddelde treksterkte: f ctm = 2,9 N/mm² Elasticiteitsmodulus: E cm = 33000 N/mm² Thermische uitzettingscoefficiënt: α T = 1 10-5 K -1 Staalklasse wapening: B500B Kar. vloeigrens: f yk = 500 N/mm² Rekenwaarde vloeigrens: f yd = 435 N/mm² Elasticiteitsmodulus: E s = 200000 N/mm² Thermische uitzettingscoefficiënt: α T = 1 10-5 K -1 2.3 Constructieve betrouwbaarheid Ontwerplevensduur: 100 jaar Gevolgklasse: CC3 (betreft de damwand; de sloof is cosmetisch) Milieuklasse sloof: XC4, XF3 Toelaatbare scheurwijdte: 0,3 mm Nominale dekking wap.: 50 mm (c min,dur = 40 mm o.b.v. S6, XC4. c dev = 10 mm ROK) 2.4 Geometrie Bovenkant damand: Bovenkant deksloof: Maaiveld bovenzijde: Maaiveld onderzijde: Lengte: NAP +1,45 m NAP +1,55 m NAP +1,45 m NAP +1,15 m 25,3 m IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 3 van 7
Figuur 1 Geometrie damwandsloof IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 4 van 7
3. Constructieve beschouwing 3.1 Belastingen op de constructie 3.1.1 Algemeen De sloof wordt hoofdzakelijk blootgesteld aan de volgende belastingen: Krimpverkorting; Temperatuursbelasting; Buiging/rotatie door verschilverplaatsing damwand. 3.1.2 Opgelegde vervormingen Scheurvorming door krimp- en temperatuurverkorting is acceptabel zolang een onvoltooid scheurpatroon optreedt en de scheurwijdte beperkt is tot 0,3 mm. Conform NEN-EN 1991-1-5 art. 5.3 bedraagt de in rekening te brengen afkoeling voor bovengrondse delen: T = T 0 T min = 10-25 = 35 K 3.1.3 Belastingen vanuit de damwand De belastingen in de sloof door vervormingen in de damwand zullen beperkt zijn omdat de sloof pas wordt aangebracht nadat de grond rondom de damwand op het uiteindelijke niveau is gebracht. Verder is een stalen gording langs de damwand aangebracht en is de damwand verankerd, wat de vervormingen verder beperkt. Aangenomen wordt dat enige geringe verschilvervorming niet leidt tot noemenswaardige scheurvorming. 3.2 Toetscriteria De bezwijkgrenstoestand van de sloof is niet relevant omdat de gording en verankering van de damwand zorgen voor de standzekerheid van de constructie. De sloof is enkel cosmetisch en dient derhalve wel op scheurvorming te worden getoetst. 3.3 Minimum langswapening Om scheurverdelend te kunnen werken dient de trekcapaciteit van de wapening ter plaatse van de dunste doorsneden minimaal gelijk te zijn aan de treksterkte van het beton. Voor de flanken geldt: h = 170 mm De minimumwapening in de flanken is bepaald conform NEN-EN 1992-1-1 art. 7.3.2: A s,min = k c k f ct,eff A ct / f yk = 1,0 1,0 3,2 170 500 / 500 = 544 mm² Dit komt overeen met circa 3Ø16 (A s = 603 mm²) per flank. Voor de bovenzijde geldt: h = 100 mm IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 5 van 7
De minimumwapening in het bovenvlak is bepaald conform NEN-EN 1992-1-1 art. 7.3.2: A s,min = k c k f ct,eff A ct / f yk = 1,0 1,0 3,2 100 800 / 500 = 512 mm² Dit komt overeen met circa 5Ø12 (A s = 565 mm²) in het bovenvlak. 3.4 Krimp-/temperatuurwapening Scheurvorming in de sloof zal daar optreden waar de betondoorsnede het dunst is: hier is de scheurtrekkracht in het beton het laagst. De benodigde scheurbeperkende wapening is bepaald conform NEN-EN 1992-1-1 art. 7.3. Hieruit blijkt dat in plaats van 4Ø16 per flank benodigd is: c eff = c + Ø bgl = 50 + 16 = 66 mm h eff = min{2,5(c eff + ½Ø s ) ; h rand } = = min{2,5(66 + 0,5 16) ; 170} = 170 mm A c,eff = h eff h balk = 170 600 = 102 10³ mm² A s = n s ¼πØ s ² = 6 0,25 π 16² = 1206 mm² ρ eff = A s / A c,eff = 1206 / 102 10³ = 0,012 ε sm ε cm = ½ α e k c k f ctm (1+1/(α e ρ eff ))/E s = = 0,5 5,77 1 1 2,9(1+1/(5,77 0,012))/200000 = 0,646 α e = E s / E c = 200000 / 34650 = 5,77 E c = 1,05 E cm = 1,05 33000 = 34650 N/mm² s r,max = k 3 c eff + k 1 k 2 k 4 Ø s /ρ eff = = 3,4 66+0,8 0,5 0,425 16 / 0,012 = 451 mm w k = (ε sm ε cm )s r,max = 0,646 10-3 451 = 0,29 mm UC = w k / w k,max = 0,29 / 0,30 = 0,97 1,0 voldoet De scheurvorming concentreert zich per zijde over de zones met geringe betondoorsnede (zie bovenaanzicht in figuur 3). Dit bedraagt circa 30% van de breedte van het damwandprofiel. De totale gemiddelde rek in het beton, juist voordat een voltooid scheurpatroon ontstaat, is bepaald door bovengenoemde opneembare rek over de zone met geringe betondoorsnede (0,646 ) te middelen over de breedte van de damwandplank: (ε sm ε cm ) gem = (ε sm ε cm ) b flens / b plank = 0,646 10-3 0,30 = 0,194 Aangenomen dat de damwand een verhinderingsgraad van circa R = 0,5 geeft met betrekking tot opgelegde vervormingen in de sloof, is de totaal opneembare opgelegde vervorming voordat een voltooid scheurpatroon ontstaat: ε R = (ε sm ε cm ) gem / R = 0,194 10-3 / 0,5 = 0,388 De autogene krimpverkorting bedraagt circa 0,05. Aangenomen wordt dat de uitdrogingskrimp voldoende relaxeert. Thermische belasting behoeft voor de scheurwijdte-toets slechts met een factor ψ 1 = 0,8 te worden meegenomen. Dit laat ruimte voor seizoensmatige afkoeling van circa: T max = (ε R ε ca ) / (ψ 1 α T ) = (0,388 0,05)10-3 / (0,8 10-5 ) = 41,6 K Zoals genoemd in par. 3.1 dient een temperatuurverschil van 35 K opneembaar te zijn. Dit blijkt te voldoen. IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 6 van 7
Ø16 150 4. Resultaten Sterkteklasse beton: C30/37 Milieuklasse: XC4, XF3 Dekking: 50 mm (alle zijden) 180 5Ø16 Ø16 150 NAP +1,55m NAP +1,45m NAP +1,15m NAP +0,95m 1Ø12 per kas (weerszijden) 3Ø16 150 per kas (weerszijden) Figuur 2 Wapeningsschets damwandsloof, dwarsdoorsnede 5 haakø16 900 1Ø12 per kas 3Ø16 150 per kas 6 hspø16 5Ø16 1Ø12 per kas 3Ø16 150 per kas Figuur 3 Wapeningsschets damwandsloof, bovenaanzicht nabij einde sloof IJD-013265 Deksloof damwand gemaal Kamperveen Pagina 7 van 7